EKTOTERMER: EGENSKAPER OCH EXEMPEL - BIOLOGI - 2025

De Ectotherms är djur vars kroppstemperatur och i huvudsak är direkt beroende av omgivningstemperaturen. Detta innebär att liten eller ingen av din kroppstemperatur beror på ämnesomsättning. För att hålla sin temperatur inom ett fysiologiskt lämpligt område måste de därför få eller sprida värme från miljön.

Det motsatta tillståndet för att vara ektotermisk är att vara endotermisk. Alla fåglar och däggdjur kategoriseras som endotermer. Alla vattenlevande amfibier och ryggradslösa djur, liksom den stora majoriteten av reptiler (exklusive fåglar), och fisk och ryggradslösa djur, kategoriseras som ektotermier.

Källa: Graham Wise från Brisbane, Australien

Alla växter kan också betraktas som ektotermier, även om denna behörighet är främmande för botanik. Ur termiskt perspektiv kallas växter makrotermer om de lever i varma miljöer (> 18 ° C varje månad), mesotermer om de lever i tempererade miljöer (> 22 ° C, varmaste månad; 6–18 ° C, kallaste månad ) eller mikrotermer om de bor i kalla miljöer.

Definitioner

Endotermer är djur vars kroppstemperatur regleras internt av deras ämnesomsättning och inte externt av miljön. I allmänhet är endotermer homeotermiska, det vill säga de har relativt konstanta kroppstemperaturer, till skillnad från poikilotermer, som har mycket varierande kroppstemperaturer.

Ektotermer kallas också ofta poikilotermer (från grekiska: poikilos, förändring; termos, värme). I ett fall betonas mediets temperaturberoende. I det andra, variationen i kroppstemperatur. Den första termen är att föredra eftersom ektotermer kan vara homeotermer om temperaturen på mediet är konstant.

Endotermer och ektotermer kallas också ofta för varma och kallblodiga djur. Denna användning rekommenderas inte eftersom det finns ektotermer som håller sin kroppstemperatur lika hög som hos många endotermer. Dessa djur kan inte sägas vara kallblodiga.

Heterotermer är ektotermer som delvis är hemotermiska. Under perioder av aktivitet kan de generera metabolisk värme för att hålla kroppstemperaturen för åtminstone en del av din kropp konstant. Under perioder med inaktivitet tappar de emellertid sin kroppstemperatur som en funktion av miljön, precis som andra ektotermer.

Regionala heterotermer är endotermer vars kroppstemperatur varierar väsentligt mellan kroppsdelar.

egenskaper

Det endotermiska tillståndet gör djuren oberoende av omgivningstemperaturen, vilket gör att de kan ockupera kalla markmiljöer, förbli permanent aktiva för att dra fördel av fodrings- och reproduktionsmöjligheter samt fly från rovdjur.

I de cirkumpolära regionerna finns det inga reptiler, och paddor och insekter är inte särskilt olika och rikliga. I dessa regioner är det fördelaktigt och till och med nödvändigt att vara endoterm.

Endotermer gör emellertid en mycket hög energiinvestering för att reglera temperaturen. Genom att inte göra denna investering har ektotermer matkrav som är upp till 17 gånger lägre än endotermer med liknande kroppsmassa.

Av detta skäl kan krypdjur (exklusive fåglar), amfibier och fisk utnyttja ekologiska nischer, reserverade för organismer med låg energiförbrukning, inte tillgängliga för fåglar och däggdjur.

När de har kunnat värma sina kroppar tillräckligt med externa värmekällor, kan ektotermier utveckla aktivitetsnivåer så höga som hos fåglar och däggdjur.

Ektotermers låga energibudget tillåter dem: 1) att specialisera sig på knappa livsmedel och öka deras mångfald; 2) vara framgångsrik i miljöer, såsom öknar, där det inte finns tillräckligt med mat för de flesta endotermier; 3) har en hög reproduktionseffektivitet i förhållande till livsmedelskonsumtion.

Hur reglerar de temperaturen?

Ektotermer höjer din kroppstemperatur genom att utsätta dig för direkt solljus (heliotermi) eller genom att komma i kontakt med underlag (exempel: stenar) som har värmts upp av solen. De sänker sin kroppstemperatur genom att ta tillflykt i skuggan eller genom att komma i kontakt med relativt kalla underlag.

Deras kroppar saknar värmeisolering (exempel: fjädrar, päls), vilket underlättar värmeväxling med miljön.

Bland de strategier de kan använda för att reglera uppvärmningen som produceras av solljus är: 1) rikta orienteringen (vinkelrätt, parallell, sned) på kroppen med avseende på solens strålar; 2) mörkare eller ljusare färg på din hud genom kromatoforer. Båda strategierna är särskilt vanliga i reptiler.

Ekotermiska fiskar kan inte sola sig själva för att värma sig själva, men de kan reglera sin kroppstemperatur genom att välja massor eller vattenlager som har en viss temperatur. Detta gör att de ofta kan upprätthålla en konstant kroppstemperatur (homeothermia) under lång tid.

Ektotermer kan också reglera temperaturen genom vaskulära justeringar (förändra perifer cirkulation), utsätta den inre ytan av munnen för luft eller förlora vatten genom indunstning (tolererar viss uttorkning). Ektotermens pinealorgan verkar fungera som lätta dosimetrar för termoregulering.

Kall motstånd

Cirkumpolära och alpina ektotermer möter respektive omgivningstemperaturer under frysning under vintern eller på natten.

För att överleva extrem kyla använder dessa djur två strategier: 1) undvika att frysa sina extracellulära kroppsvätskor och hålla nämnda vätskor i flytande tillstånd vid temperaturer ner till -58 ° C (vilket kallas superkylning); 2) tolerera frysning (ner till -3 ° C) av dessa vätskor.

I den första strategin, observerad hos fisk och insekter, fryser inte blodplasma eftersom den innehåller frysskyddsmedel (socker, såsom fruktos; derivat av socker, såsom glycerol; glykoproteiner).

I den andra strategin, som observerats hos paddor, fryses blodplasma, men cellernas död inträffar inte eftersom de innehåller frostskyddsmedel (föreningar med låg molekylvikt, glycerol). Även om det fryser extracellulära vätskor finns det ingen frysning av intracellulära vätskor. Om det är så dör de.

Ektotermiska marina rovdjur (hajar och andra fiskar) är sällsynta vid höga breddegrader, där de ersätts av endotermiska marina rovdjur (marina däggdjur, pingviner, auker). I kalla vatten kan ektotermiska rovdjur inte matcha aktivitetsnivåerna för endotermiska rovdjur.

heteroterm

Det finns främst ektotermiska djur som är heterotermiska, det vill säga de uppvisar en viss grad av endoterm, vare sig de är tillfälliga eller regionala.

Vissa arktiska insekter är stränga ektotermer när de är på marken. Men för att flyga måste dessa insekter tidigare värma upp musklerna som rör sig vingarna, vilket de uppnår genom att flytta dem upprepade gånger. Under flygningen är dessa insekter effektivt endotermer. De behöver till och med sprida värmen så att de inte överhettas.

När de är krullade runt sina ägg som inkuberar dem, höjer kvinnliga indiska pytonormar deras kroppstemperatur genom att skaka. På detta sätt värmer de äggen, vilket underlättar utvecklingen av embryon och accelererar kläckning.

Hajar i familjen Lamnidae, svärdfisk eller tonfisk är regionala heterotermer. Överföringen av värmen som genereras av muskulaturen genom mekanismer för motström i blodet gör att de kan höja temperaturen i hjärnan, innvetsen och andra muskler. Detta förbättrar deras aeroba simningsförmåga och gör dem mer effektiva rovdjur.

Exempel på ektotermiska djur

ryggradsdjur

Krokodiler, till exempel Crocodylus porosus, är de största markökterna. Dess optimala kroppstemperatur är 30-33 ºC, som, liksom andra reptiler, rör sig mellan soliga och skuggiga platser. En särskild strategi för krokodiler att sänka sin kroppstemperatur är att hålla munnen vidöppen i timmar.

Den europeiska huggormen, Viper berus, är en giftig orm vars fördelning når polcirkeln. För att möjliggöra inkubering av ägg vid låga temperaturer är denna orm livlig. Under sommaren, för att upprätthålla tillräckliga kroppstemperaturer för predation och reproduktion, utsätter dessa ormar sig själva så mycket de kan för solljus.

I Alaska överlever den amfibiska Rana sylvatica temperaturen ner till -16 ° C. Detta beror på höga koncentrationer av frostskyddsämnen som finns i ditt blod under vintern. Dessa ämnen inkluderar glukos och urea. För att minska isbildning, dehydratiserar denna groda också under vintern.

Arktiska fiskar från Gadidae-familjen och Antarktisfisk av Nototheniidae har oberoende utvecklat väsentligen identiska kryoprotektiva ämnen (glykoproteiner). Detta representerar ett anmärkningsvärt fall av anpassningsbar konvergens för att möta liknande klimatförhållanden.

ryggradslösa djur

Honungsbiet (Apis mellifera) och andra sociala insekter hålls hemotermiska i sina bon. För detta ändamål: 1) de placeras på termiskt fördelaktiga platser och är strukturerade för att gynna passiv uppvärmning och kylning; 2) de klaffar sina vingar i samordning för att värma dem genom muskeltermogenes, eller för att kyla dem genom luftcirkulation och indunstning.

Myggor (Aedes, Anopheles) är ektotermer anpassade till heta klimat. De är dödliga eftersom de överför sjukdomar som malaria, gul feber, chikungunya, dengue och Zika. På grund av klimatförändringarna kommer de 2050 att ha utökat sin distribution i tempererade zoner och utsatt 50% av människorna för dessa sjukdomar.

I Alaska motstår Cucujus clavipes skalbaggen, tack vare antifrys-lösta ämnen från dess hemolymf, vintertemperaturer på -58 ° C. I laboratoriet har det konstaterats att denna skalbagge tål temperaturer under -150 ºC, ingen på jorden.

Vid dessa temperaturer når kroppens vätskor detta insekt tillstånd av förglasning.

I vuxen form är bandmaskar, såsom Taenia solium (nötkött bandmask) och Taeniarhynchus saginatus (svinbandmask), tarmsparasiter som saknar ett matsmältningssystem är helt beroende av människans värd för näring.

Inuti tarmen upprätthåller dessa bandmaskar sin konstant temperatur (37 ºC), varför de är hemmotermier.

referenser

1. Andersson, S. 2003. Viloläge, livsmiljö och säsongsaktivitet i adderen, Vipera berus, norr om polcirkeln i Sverige. Amfibia-Reptilia, 24, 449-457.
2. Barrows, EM 2000. Djurens beteende skrivbordsreferens: en ordbok för djurens beteende, ekologi och evolution. CRC Press, Boca Raton.
3. Brischoux, F., Bonnet, X., Cook, TR, Shine, R. 2008. Allometri av dykningskapacitet: ektotermi vs. endothermy. Journal of Evolutionary Biology, 21, 324–329.
4. Costanzo, JP, Lee, RE, Jr. 2013. Undvikande och tolerans för frysning i ektoterma ryggradsdjur. Journal of Experimental Biology, 216, 1961–1967.
5. David K. Cairns, DK, Gaston, AJ, Huettmann, F. 2008. Endotermi, ektotermi och den globala strukturen i marina ryggradsdjurssamhällen. Marine Ecology Progress Series, 356, 239–250.
6. Dickson, KA, Graham, JB 2004. Evolution och konsekvenser av endotermi hos fiskar. Fysiologisk och biokemisk zoologi, 77, 998-1018.
7. Evans, CW, Hellman, L., Middleditch, M., Wojnar, JM, Brimble, MA, Devries, AL 2012. Syntes och återvinning av frostskyddsglykoproteiner i polära fiskar. Antarctic Science, 24, 259-268.
8. Hill, RW, Wyse, GA, Anderson, M. 2012. Djurfysiologi. Sinauer, Sunderland.
9. Jones, JC, Oldroyd, BP 2007. Termisk reglering av boet i sociala insekter. Advances in Insect Physiology, 33, 153–191.
10. Kay, I. 1998. Introduktion till djurfysiologi. Bios, Oxford.
11. Kearney, M. 2002. Heta stenar och alltför heta stenar: säsongsmönster för val av retreatplats med en nattlig ektoterm. Journal of Thermal Biology, 27, 205–218.
12. Moyes, CD, Schulte, PM 2014. Principer för djurfysiologi. Pearson, Essex.
13. Pough, FH, Janis, CM, Heiser, JB 2013. Ryggradsliv. Pearson, Boston.
14. Ralph, CL, Firth, BT, Turner, JS 1979. Pinealkroppens roll i ektoterm termoregulering. American Zoologist, 19, 273–293.
15. Ramløv, H. 2000. Aspekter av naturlig kalltolerans hos ektotermiska djur. Mänsklig reproduktion, 15, 26–46.
16. Randall, D., Burggren, W., French, K. 1998. Djurfysiologi: mekanismer och anpassningar. McGraw-Hill, Madrid.
17. Sformo, T., Walters, K., Jeannet, K., Wowk, B., Fahy, GM, Barnes, BM, Duman, JG 2010. Djup superkylning, förglasning och begränsad överlevnad till -100 ° C i Alaskan skalbaggen Cucujus clavipes puniceus (Coleoptera: Cucujidae) larver. Journal of Experimental Biology, 213, 502–509.
18. Sherwood, L., Klandorf, H., Yancey, PH 2013. Djurfysiologi: från gener till organismer. Brooks / Cole, Belmont.
19. Willmer, P., Stone, G., Johnston, I. 2005. Djurens miljöfysiologi. Blackwell, Malden.